某锻工车间单层单跨钢筋混凝土厂房设计书

- 1 - 某锻工车间单层单跨钢筋混凝土厂房设计书 第一章 设计资料 一、设计题目 某锻工车间，根据工艺要求为一单层单跨钢筋混凝土厂房，设有两台中级工作制 软钩吊车，建筑平、剖面图如图 1、图 2。 图 1 建 筑 平 面 图 柱顶标高轨顶标高图 2 建 筑 剖 面 图 二、设计题号 纵墙上窗洞高：轨顶标高 80012 2400本风压为 本雪压为 面积灰荷载 表 1 单层单跨工业厂房课程设计题号 跨度 L（ m） 15 18 吊车吨位 Q（ t） 10 16/0/5 10 16/轨顶标 - 2 - 高（ m） 2 3 4 5 7 8 9 10 三、设计资料 1、荷载：不上人屋面活荷载为 2、材料： 混凝土： 钢筋：纵向受力钢筋采用 筋采用 型钢及预埋件采用 3、建筑构造： 屋面：卷材防水屋面，其做法如下： 两毡三油防水层上铺小石子： 0 00 毡两油隔气层： 0 应力混 凝土大型屋面板： 墙体：用 240门窗。 地面：室内混凝土地面，室内外高差 150 4、工程地质及水文条件：由勘察报告提供的资料，天然地面下 土下层 基承载力设计值 f=200 地下水位很低，设计时不考虑地下水的影响。 5、吊车数据，见表 2 表 2吊 车 数 据 起重量Q （ t） 跨度 最大轮压（ 小车重 g（ t） 吊车总重（ t） 吊车宽度 B（ 大车轮距 K（ 轨顶至吊车顶面距离H（ 轨道中心至吊车外缘距离 10 15 7 5840 4050 1876 200 23 19 29 21 5980 230 - 3 - 16/55 1 5955 4000 2097 200 63 23 85 27 6055 4100 2187 20/5 76 2 5955 4000 2099 85 24 07 29 6055 4100 2189 第二章 厂房标准构件及排架柱材料选用 厂房中标准构件选用情况 面做法 两毡二油防水层上铺小石子： 20泥沙浆找平层： 100珠岩保温层： 一毡二油隔气层： 20泥沙浆找平层： 合计： 21 /k =屋面活荷载： 21 /5.0 k =屋面外荷载： 211 / +=+屋面板采用 ）标准图集： 6材防水） 中间跨： 2 跨： 2许外荷载： 2/46.2 板自重： 22 /30.1 k =灌缝重： 23 /10.0 k =口板、嵌板 檐口板、嵌板采用 ）标准图集体。 中间跨： 1 边 跨： 1S 允许外荷载： 板自重： 灌缝重： 架 屋架采用 ）标准图集的预应力混凝土折线型屋架（ 24 1 允许外荷载： - 4 - 屋架自重： 24 /k 沟板 天沟板采用 ）标准图集。 中间跨： 间跨左开洞： 1b 中间跨右开洞： 1a 端跨左开洞： 1跨右开洞： 1许荷载： 构件自重： 车梁 吊车梁选用 ）标准图集 ,中级工作制备，两台起重量为 16 选用吊车梁：中间跨 :9Z,边跨 9B：构件自重： 05 。 吊车轨道联接选用 中级吊车自重： 。 (1) 混凝土：采用 ,/22 =。 (2) 钢筋：纵向受力钢筋采用 )/102,360( 252 。 (3) 箍筋：采用 ( 2。 (4) 型钢及预埋铁板均采用 第三章 排架柱高与截面计算 由吊车资料表可查得： H 2099顶垫块高为 200道高为 200腿顶面标高 轨顶标高吊车梁轨顶垫块高 柱顶标高 牛 腿 顶 面 标 高 + 吊 车 梁 高 + 轨顶 垫块高 +H+ 取 上柱高 顶标高牛腿顶面标高 - 5 - 全柱高 H 柱顶标高基顶标高 ( 柱高柱高上柱高 际轨顶标高牛腿顶面 标高 +吊车梁高 +轨顶垫块高 ( 满足要求。 截面尺寸需要满足的条件为： h 10 415柱截面尺寸为：上柱：（ b h） 450 450柱：（ b h） 450 850图 3 图 3下柱截面图 第四章 排架柱上的荷载计算 盖自重计算 3211 += 房跨度柱距 6) 215 (作用在柱顶 ) 1 5 0 5 01 5 0 上he （与上柱中心线的偏心距） 自重计算 上柱： =2G （作用于上柱中心线） 2e = 002450下柱： （作用于下柱中心线） 4 = - 6 - 车、 吊车梁及轨道自重计算 )(53 柱距+= kk )(用于牛腿顶 ）（与下柱中心线偏心距下 2 52/8 5 07 5 02/7 5 03 面活荷载计算 += 2/)房跨度 )(用位置同车荷载计算 竖向荷载： , 42 .m a m i n , 000 , 955 , 50 , k 。 根据 ，由影响线（见图 4 图 4可以求得 y y y y 由上求得 m a xm a x = 0 1 )(用同m 0 1 )(用同吊车水平荷载为 (4 则 - 7 - 作用于吊车梁顶面(m a xm a xm a ) 荷载计算 基本风压 : 20 /3.压高度变化系数 类地区考虑， 根据柱顶标高 查看荷载规范 用内插法 得 z , 对口标高 用内插法得 z ， s , , 则 2 . 1 1 1 . 3 2 柱顶风荷载集中力设计值： (010 第五章 内力计算 G 作用 (排架无侧移 ) 2 7 31111 32112 由 HH u,则： 1)1 故 11M 作用下不动铰承的柱顶反力为 1111 ( ) 同时有 1 3 12M 作用下不动铰承的柱顶反力为 21001200 - 8 - 2 2312 ( ) 故在 1211 共同作用下（即在 用下）不动铰支承的柱顶反力为 ( ) 相应的计算简图及内力图如图 5图 5恒荷载作用下的内力 (a)作用； (b)m)； (c) 32 、 , , , 533 - 4 - 1 9 - 222 （ ） 3 7 （ ） 相应的计算简图及内力图如图 5 - 9 - 图 5 用计算简图及内力图 (a) 用； (b)m)； (c)屋面活荷载内力计算 对于单跨排架， 1Q 与 1G 一样为对称荷载，且作用位置相同，但数值大小不同。故由 1Q 的内力计算数值； 4 111 1 2 112 6 （） 相应的计算简图及内力图见图 5 图 51Q 作用计算简图及内力图 (a) 1Q 作用； (b)m)； (c)吊车荷载作用内力计算 - 10 - （ 1） 柱， 用于 内力为： a xm a x 2 2 i nm i n (1( A 柱顶不动支点反力 a x （） B 柱顶不动支点反力 i n （） A 柱顶水平剪力 21 （） B 柱顶水平剪力 21 （） 计算简图及内力图见图 5 . - 11 - (a) 柱时 (b)柱时 )( 图 )( )(图 5计算简图及内力图 （ 2）在 因 柱相同故柱 顶水平位移也相同，没有柱顶水平剪力故 图 5-5 图 )( )(荷载作用 风从左向右吹时，先求柱顶反力系数 1 不动铰支座反力 （） （） 21 （） 21 （） 故在左风右风时 - 12 - 图 5a)左风时 （ b)右风时 由于本例结构对称，故只需对 行最不利内力组合，其步骤如下： （ 1）确定需要单独考虑的荷载项目。本工程为不考虑地震作用的单跨排架，共有 8 种需要单独考虑的荷载项目，由于小车无论向右或向左运行中刹车时， A、 内力大小相等而符号相反，在组合时可列为一项。因此，单独考虑的荷载项目共有 7项。 （ 2）将各种荷载作用下设计控制截面（ I I、 内力 M、 N（ ）填入组合表 5填表时要注意有关内力符号的规定。 （ 3）根据最不利又最可能的原则，确定每一内力组的组合项目，并算出相应的组合值。计算中，当风荷载与活荷载（包括吊车荷载）同时考虑时，除恒荷载外，其余荷载作用下的内力均应乘以 排架柱全部内力组合计算结果列入表中。 - 13 - 排架柱内力组合表 5 面 内 力 荷 载 项 目 恒荷载 屋面活 荷载 吊车荷载 风荷载 1 A 柱 A 柱 风 右风 1 2 3 4 5 6 7 8 (m) (3 0 0 0 0 0 (m) (3 0 0 (m) (3 0 0 V ( - 14 - 截面 内力组合 项目 组合值 M N,V 组合值 M N,V 相应 N 1+2+5+6+7) M=+2+7 相应 N 1+2+6+8) = 1+2+4+6+8) M=+2+3 相应 M 1+2+6+8) M=+2+8 I II 相应 N 1+2+4+6+7) M=758.+2+4 相应 N 1+2+5+6+8) =+2+8 1+2+4+6+7) M=+2+4 相应 M 1+2+8 相应 1+2+4+6+7) M=+2+6 相应 1+2+6+8) =+2+6 1+2+4+6+7) M=+2+4 相应 1+2+7 - 15 - 第六章 柱的配筋计算 取混凝土强度等级为 向受力钢筋采用 筋采用 表得 2/c 2/43.1 t 52.0b 设 yy 柱配筋计算 ： 50450 a 计算长度 220 取 0则 100 弯矩设计值 （考虑二阶效应后） N Af 0.1c 53045030 取 01 3 0 011 20002 ，故考虑纵向挠曲后的弯矩设计值为 ie，e= 6 mm 330 由于对称配筋 Ayy 16 - 所以01 = N=因满足对称配筋大偏心受压的条件 . 01 = 1 0 04 5 6 3 02= =80A= 02 = 3404 1 03 6 04024 5 02 3 6 按最小配筋率计算 24 054 504 50 故按构造配筋， 163 （实配 , 2603 ） 所需全部纵筋最少为： 1 3450450%i n 2 一侧最少配筋 405间距 001712 3162040450 ，符合要求。 如图： 图 6 下柱配筋计算： - 17 - 50450 10408500 0 3 1m a x 弯矩设计值 （考虑二级效应后） N = 取 0.1c.0 取 )(1 3 0 011 20002 取 1s104.1 求ie，e= 6 因03.0 满足对称配筋大偏心受压的条件 1 02 故2302 3 9 6)408 1 0(3 6 0 ) 0(108 2 7)()2(112 选取 4 28 实配 22463 最小全部配筋： 0 3850450%i n 2 - 18 - 一侧最小配筋： 2m 6 52842040450 满足要求。 如图： 图 6算垂直于弯矩作用平面的轴心受压承载力 由于上柱 7 查表 由于下柱 30 取 08 1 00 V - 19 - t 满足需求 腿几何尺寸的确定： 牛腿截面尺寸与柱宽相等，为 牛腿顶面的长度为 相应牛腿水平截面长度为 取牛腿外边缘高度为 倾角 45 ,于是牛腿的几何尺寸如图所示。 图 6腿几何尺寸的验算： 由于吊车垂直荷载作用下柱截面内， 08 5 07 5 0 ，即取 ， 则 m a x 6 腿配筋： 由于吊车垂直荷载作用下柱截面内，故该牛腿可按构造要求配筋： 选 144 2615 m 40 - 20 - 箍筋要求 :取 10010 的吊装验算 装方案： 采用一点翻身起吊，吊点设在牛腿与下柱交接处，动力系数取 载计算： 上柱自重 : g 牛腿自重 : g 下柱自重 : 力计算 : 20 1 M 3(22 M 3 M 面承载力计算 : 截面 1 5 04 5 0 ,4100 2 603 2/360 y 故截面承载力为 10 060603)-( 截面 3 50400 ,8100 2 2463 2/360 故截面承载力为 0602463)-( 20故满足要求。 参考文献 1 沈蒲生 第四版 . 北京 : 高等教育出版社 2012. 2 东南大学、同济大学、天津大学 . 混凝土结构 册） 第五版 . 北京 中国建筑工业出版社 ,2012. 3 周俐俐 ,陈小川 . 土木工程专业 . 钢筋混凝土及砌体结构课程设计指南 . 北京 : 中国水利水电出版社 ,2006. 4 2012 建筑结构荷载规范 . 北京 : 中国建筑工业出版社 ,2012. 5 2010 混凝土结构设计规范 . 北京 : 中国建筑工业 出版社 ,2010. 6 2010 建筑抗震设计规范 . 北京 : 中国建筑工业出版社 ,2010. 7 2011 建筑地